Импульсы возникают в так называемом водителе ритма (пейсмейкере), который располагается в правом предсердии в устье полых вен – синоатриальный узел, или узел первого порядка. Он генерирует импульсы с частотой 60 – 80 сокращений в мин (60 – 80 импульсов/мин).
Автоматия клеток водителя ритма обусловлена низким уровнем трансмембранного потенциала (40-60 мВ) и наличием спонтанной деполяризации, которые возникают вследствие особенностей ионных каналов в мембранах атипичных кардиомиоцитов. Сразу после окончания предыдущего потенциала действия возникает спонтанная деполяризация за счет постепенного увеличения проницаемости мембраны для Na+ и Са2+, а также снижения ее проницаемости для К+. Когда деполяризация достигает уровня в 30-40 мВ, довольно медленно начинает развиваться потенциал действия, так как он обусловлен входом Na+ и Са2+ через медленные натриево-калиевые каналы. Быстрых Na+ -каналов в мембранах клеток водителя ритма нет.
Узел второго порядка находится в предсердно-желудочковой перегородке – атриовентрикулярный узел. Скорость проведения возбуждения от узла первого порядка к узлу второго порядка составляет 1 м/с, однако в узле второго порядка скорость проведения падает до 0,02 – 0,05 м/с, в результате чего формируется интервал между сокращениями предсердий и сокращениями желудочков («атриовентрикулярная задержка»). В случае повреждения синоатриального узла импульсы могут генерироваться в атриовентрикулярном узле с частотой 40 – 60 импульсов/мин.
От узла второго порядка начинается пучок Гиса, делящийся на правую и левую ножки, которые далее распадаются на волокна Пуркинье, непосредственно контактирующие с волокнами миокарда. В пучке Гиса скорость проведения достигает 5 м/с, и затем в волокнах Пуркинье скорость проведения опять уменьшается до 1 м/с.
Ножки пучка Гиса могут генерировать сокращения с частотой 30 – 40 имп/мин. Отдельные волокна Пуркинье могут генерировать импульсы с частотой 20 сокращений в мин. Уменьшение числа генерируемых импульсов в каждом последующем звене проводящей системы сердца составляет градиент автоматии.
В покое сердце сокращается с частотой 60 – 80 ударов в минуту. Если частота сокращений сердца превышает 80 ударов в минуту, это называется тахикардия, если меньше 60 – брадикардия.
Таким образом, важными особенностями возбудимости сердечной мышцы являются наличие автоматии, длительное протекание одиночной волны возбуждения и длительный период абсолютной рефрактерности, которые обусловлены свойствами мембран кардиомиоцитов.
Частота генерации возбуждения клетками проводящей системы и, соответственно, сокращений миокарда определяется длительностью рефрактерной фазы, возникающей после каждой систолы и составляющей в сердце около 0,3 с. Длительный рефрактерный период имеет для сердца важное биологическое значение, так как он предохраняет миокард от слишком частого повторного возбуждения и сокращения.
Особенности сокращения сердечной мышцы заключаются в следующем:
- мышца сердца сокращается по закону «все или ничего»;
- длительность сокращения в миокарде больше, чем в скелетных мышцах;
- сердечная мышца не может сокращаться тетанически.